EP0232901B1

EP0232901B1 - Dispositif répartiteur de puissance dans un guide d'ondes fonctionnant en polarisation linéaire

Info

Publication number: EP0232901B1
Application number: EP19870101836
Authority: EP
Inventors: Philippe Ginestet; Philippe Gourlain; Régis Lenormand; Gérard Raguenet
Original assignee: Alcatel Espace Industries SA
Current assignee: Alcatel Espace Industries SA
Priority date: 1986-02-10
Filing date: 1987-02-10
Publication date: 1991-10-16
Anticipated expiration: 2007-02-10
Also published as: FR2594259B1; EP0232901A1; FR2594259A1; ES2026470T3; DE3773692D1

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif répartiteur de puissance dans un guide d'ondes fonctionnant en polarisation linéaire.
Ce dispositif permet une répartition de puissance entre plusieurs voies radiales à partir d'un guide, de forme par exemple circulaire, alimenté en polarisation linéaire.
En matière de répartiteurs de puissance, on connaît les différents types de coupleurs (plan E, plan H, en croix) et les diviseurs de puissance plan E.
Les premiers nommés présentent généralement l'inconvénient de dimensions importantes tandis que les seconds nommés présentent des problèmes d'adaptation et d'isolation entre voies. Des critères d'encombrement limitent en général l'utilisation de tels dispositifs à des niveaux de couplage relativement forts ( > 10 dB).
L'invention a pour objet de pallier ces inconvénients grâce à un dispositif très compact permettant toutes les gammes de couplage.
La présente invention propose à cet effet un dispositif répartiteur de puissance dans un premier guide d'ondes circulaire fonctionnant en polarisation linéaire alimenté par une onde, de longueur d'onde λ g, en mode fondamental, caractérisé en ce qu'il comprend à son extrémité un second guide circulaire à la coupure formant un plan de court-circuit avec le premier guide, et en ce qu'il comprend deux fentes disposées à la périphérie du premier guide parallèlement à l'axe de ce premier guide, en formant un angle de 90° dans un plan moyen perpendiculaire à cet axe à une distance déterminée du plan de court-circuit de manière telle que l'énergie couplée dans les fentes soit maximum, la direction radiale de l'une de ces fentes formant un angle déterminé par rapport au plan de polarisation de l'onde incidente dans le plan moyen perpendiculaire à ces deux fentes, et au moins une fente secondaire parallèle aux deux premières, disposée à une distance k $\frac{λg}{2}$
, k étant un nombre entier plus grand ou égal à un; du plan moyen perpendiculaire aux deux premières fentes telle que sa direction radiale forme un angle déterminé par rapport au plan de polarisation de l'onde dans le plan moyen perpendiculaire à cette fente.
Cette disposition permet d'obtenir des écarts importants des niveaux de couplage entre voies et de proposer sous un encombrement réduit un nombre important de voies couplées.
Avantageusement la présente invention propose un dispositif dans lequel des filtres passe-bas sont disposés au niveau de chaque fente radiale de manière à ramener un plan de court-circuit au niveau de chacune de ces fentes pour des fréquences supérieures à une bande de fréquence déterminée, et dans lequel le second guide est lui aussi muni en son extrémité d'un guide à la coupure de diamètre inférieur, et de deux fentes radiales de directions perpendiculaires disposées à la périphérie du second guide à une distance déterminée du plan de court-cicuit entre le premier et le second guide.
Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, ce dispositif est un dispositif dans lequel en ce que le second guide comprend au moins une fente radiale secondaire (47) disposée à k $\frac{λg}{2}$
, k étant un nombre entier plus grand ou égal à un, du plan moyen perpendiculaire aux deux premières fentes.
Cette disposition permet avantageusement de transmettre plusieurs bandes de fréquences.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées :

La figure 1 illustre une vue schématique en perspective d'une réalisation du dispositif de l'invention comportant un guide principal muni de trois guides d'accès ;
La figure 2 illustre une vue schématique en perspective d'une réalisation du dispositif de l'invention comportant un guide principal muni de cinq guides d'accès ;
Les figures 3 et 4 sont deux représentations schématiques de la direction du plan de polarisation de l'onde incidente dans un plan de coupe du guide d'accès secondaire orthogonalement au guide principal, respectivement avant et après couplage dans ce guide d'accès ;
La figure 5 illustre une vue schématique en perspective d'une variante du dispositif de l'invention regroupant en série deux dispositifs comme celui représenté à la figure 1.

Le dispositif de l'invention comporte un guide d'ondes principal 10, de forme par exemple circulaire, qui se prolonge à une extrémité par un guide 11 de même forme, mais de diamètre inférieur.
Deux guides d'accès 12, 13 orthogonaux au guide principal 10 et orthogonaux entre eux sont couplés à ce guide principal 10 par deux fentes résonantes 14, 15 situées dans un même plan moyen transverse à une distance 1 déterminée du plan 18 formé par la liaison du guide principal 10 et du guide 11.
Sur la figure 1 un guide d'accès secondaire 16 est disposé perpendiculairement et radialement au guide principal 10 à une distance $\frac{λg}{2}$
au plan moyen perpendiculaire aux fentes 14 et 15. Ce guide d'accès 16 est couplé à ce guide principal 10 par une fente résonante 17.
Sur la figure 2 plusieurs guides d'accès 20, 21, 22 secondaires, situés à des distances k $\frac{λg}{2}$
, k étant un nombre entier et plus grand que un, du plan moyen perpendiculaire aux fentes 14 et 15, et respectivement couplés au guide principal 10 par des fentes résonantes 23, 24, 25, ont été réprésentés.
En fonctionnement une onde polarisée linéairement selon le monde fondamental de longueur d'onde λg, se propage dans le guide principal 10 à partir de son extrémité libre 26. La fente résonante 17 représentée à la figure 1, ou les fentes 23, 24, 25 représentées à la figure 2 assurent le couplage des composantes de l'onde qui leur sont respectivement parallèles, c'est-à-dire les composantes qui correspondent à la projection de la polarisation principale suivant des angles φ i, chaque angle φ i étant la position angulaire de chaque fente par rapport à cette polarisation.
Le plan de jonction 18 du guide principal 10 et du guide 11 forme un plan de court-circuit, réalisé par ce guide 11 à la coupure pour le mode fondamental dans la bande de fréquence considérée.
Les fentes 14 et 15 présentent un écart angulaire de 90° afin de capter toute l'énergie incidente. De manière connue de l'homme de l'art les deux fentes 14 et 15 sont disposées à une distance 1 du plan de court-circuit telle que l'énergie couplée dans ces fentes soit maximum. La direction de l'une de ces deux fentes forme un angle déterminé par rapport au plan de polarisation de l'onde incidente dans le plan moyen perpendiculaire à ces deux fentes, de manière à fixer la répartition de puissance entre ces deux fentes.
Les fentes de couplages secondaires réparties sur le guide principal 10 sont situées à une distance convenable (moduloλ g/2) d'un plan de court-circuit pour le mode fondamental dans la bande de fréquence considérée. Les positions angulaires de ces fentes par rapport à la direction de polarisation de l'onde définissent donc les valeurs de couplages attendues.
Ainsi, comme représenté aux figures 3 et 4 la composante 30 de la polarisation de l'onde incidente 31 perpendiculaire au plan de la fente 17 est transmise, par contre la composante 32 parallèle à ce plan ne l'est pas, elle est couplée, par exemple à 3 dB, dans cette fente 17 ; la figure 3 représentant une coupe transversale du dispositif de l'invention dans un plan perpendiculaire à la fente 17, avec une représentation schématique de la direction de polarisation 31 de l'onde incidente et celle de ses deux composantes orthogonales 30 et 32 considérées avant couplage dans le fente 17, et la figure 4 représentant les mêmes données 30ʹ, 31ʹ, 32ʹ après couplage. L'angle de la polarisation de l'onde incidente φ par rapport à la verticale a varié et est devenu un angle φʹ après couplage dans le fente 17.
Le dispositif répartiteur de l'invention n'est pas limité à une seule bande de fréquence, on peut disposer, comme représenté à la figure 5 au niveau de chaque fente couplée au premier guide principal un filtre passe-bas (35, 36, 37) qui ramène un plan de court-circuit au niveau de la fente correspondante (14, 15, 17) pour les fréquences supérieures à la bande de fréquences à extraire.
Le deuxième guide 11 à la coupure peut-être lui aussi muni de plusieurs fentes, par exemple au nombre de trois (44, 45, 47) comme sur la figure 1, à sa périphérie et couplées avec lui de même manière que pour le premier guide principal, un troisième guide 50 à la coupure étant disposé à l'extrémité de ce second guide.
Des filtres passe-bas, permettant de sélectionner une bande de fréquences supérieure à la première peuvent de même être alors disposés au niveau de ces trois fentes 44, 45 et 47.
Il est donc possible d'avoir aussi plusieurs guides couplés à différentes fentes, de la manière décrite précédemment.
On peut faire tourner, en entrée du guide, le plan de polarisation de l'onde incidente, de manière discrète ou de manière continue avec un générateur. On obtient alors pour chaque sortie couplée, formée d'une fente et d'un guide d'accès, des niveaux de signaux qui évoluent.
Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims

Dispositif répartiteur de puissance dans un premier guide d'ondes circulaire (10) fonctionnant en polarisation linéaire alimenté par une onde, de longueur d'onde λ g, en mode fondamental, caractérisé en ce qu'il comprend à son extrémité un second guide circulaire (11) à la coupure formant un plan (18) de court-circuit avec le premier guide, et en ce qu'il comprend deux fentes (14, 15) disposées à la périphérie du premier guide parallèlement à l'axe de ce premier guide, en formant un angle de 90° dans un plan moyen perpendiculaire à cet axe à une distance déterminée du plan (18) de court-circuit de manière telle que l'énergie couplée dans les fentes soit maximum, la direction radiale de l'une de ces fentes formant un angle déterminé par rapport au plan de polarisation de l'onde incidente dans le plan moyen perpendiculaire à ces deux fentes (14, 15), et au moins une fente secondaire (17) parallèle aux deux premières, disposée à une distance k $\frac{λg}{2}$
, k étant un nombre entier plus grand ou égal à un, du plan moyen perpendiculaire au deux premières fentes (14, 15) telle que sa direction radiale forme un angle déterminé par rapport au plan de polarisation de l'onde dans le plan moyen perpendiculaire à cette fente.
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des filtres passe-bas (35, 36, 37) sont disposés au niveau de chaque fente (14, 15, 17) de manière à ramener un plan de court-circuit au niveau de chacune de ces fentes pour des fréquences supérieures à une bande de fréquences déterminées, et en ce que le second guide (11) est lui aussi muni en son extrémité d'un guide circulaire (50) à la coupure de diamètre inférieur, et de deux fentes (44, 45) parallèles à l'axe du premier guide, en formant un angle de 90° dans un plan moyen perpendiculaire à cet axe, disposées à la périphérie du second guide (11) à une distance déterminée du plan de court-circuit entre le premier et le second guide.
Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second guide comprend au moins une fente secondaire (47) parallèle aux autres fentes et disposée à k $\frac{λg}{2}$
, k étant un nombre entier plus grand ou égal à un, du plan moyen perpendiculaire aux deux premières fentes.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque fente résonnante est couplée à un guide d'accès de forme rectangulaire.